1、地鐵信號系統(tǒng)聯(lián)鎖技術(shù)摘要：本文主要介紹了聯(lián)鎖的基本原理和功能,并對繼電集中聯(lián)鎖和計算機聯(lián)鎖的特點進行了對比分析。最后就天津地鐵既有線計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)為例對地鐵聯(lián)鎖系統(tǒng)進行了更具體的介紹。關(guān)鍵詞：地鐵 計算機聯(lián)鎖 故障安全 監(jiān)控【 Abstract】 T he basic principle and functions of interlo cking are int roduced; the main char acterist ics of integrated- relay- based interlocking and computer- based interlocking are co

2、mpared and anayzed. Computer interlocking system on the existing line of the Tianjin Metro,for example,the interlock system for subway more specific.Key words: Subway Computer interlocking failure- safety Supervision一、 概述： 無論高鐵還是地鐵安全是第一要義。而地鐵信號系統(tǒng)的任務(wù)就是保證行車安全、協(xié)調(diào)列車運行、提高運輸效率。聯(lián)鎖系統(tǒng)是信號系統(tǒng)中保證列車行車安全的核心設(shè)備。聯(lián)鎖系統(tǒng)

3、主要通過制定一系列聯(lián)鎖規(guī)則以制約信號的開放與關(guān)閉、道岔轉(zhuǎn)動和進路的建立等來保證行車安全。聯(lián)鎖系統(tǒng)以電氣設(shè)備或電子設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)鎖功能,以信號機、 動力轉(zhuǎn)轍機和軌道電路室外三大件來體現(xiàn)聯(lián)鎖功能。計算機聯(lián)鎖不僅保持繼電集中的優(yōu)點, 嚴密地繼承了繼電集中聯(lián)鎖的信號邏輯關(guān)系,而且對其不足之處作了改進,減少了繼電器檢修工作量和系統(tǒng)設(shè)計, 同時便于和列車自動防護( AT P)設(shè)備及列車自動駕駛( ATO) 設(shè)備接口,且便于對整個進路進行監(jiān)督和管理。 天津地鐵既有線計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)(Ebilock950)是全電子化系統(tǒng),用于實現(xiàn)列車進路控制的聯(lián)鎖功能。主要由中心聯(lián)鎖系統(tǒng)（CIS),環(huán)路集中器(CCU),目標(biāo)控制器

4、系統(tǒng)(OCS)及工程師工作站(FEU)組成。全線設(shè)一套聯(lián)鎖主機,且直接受控于調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，其執(zhí)行部分為全電子模塊化結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)設(shè)備充分簡化。所有的數(shù)據(jù)傳輸均采用環(huán)形方式,任何一處斷線,系統(tǒng)仍能正常工作。該聯(lián)鎖系統(tǒng)具有技術(shù)成熟、工作穩(wěn)定、功能完善、安全可靠且故障率非常低等優(yōu)點。二、地鐵聯(lián)鎖技術(shù)：1、聯(lián)鎖原理 為了保證車站行車安全,制定一系列聯(lián)鎖規(guī)則以制約信號的開放與關(guān)閉、 道岔轉(zhuǎn)動和進路的建立;并以技術(shù)手段來實現(xiàn)這些聯(lián)鎖規(guī)則。聯(lián)鎖系統(tǒng)以電氣設(shè)備或電子設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)鎖功能,以信號機、動力轉(zhuǎn)轍機和軌道電路室外三大件來體現(xiàn)聯(lián)鎖功能。圖1-1聯(lián)鎖系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖1-1聯(lián)鎖系統(tǒng)分為聯(lián)鎖機構(gòu)( 聯(lián)鎖層)、 人機

5、會話層和監(jiān)控層。 聯(lián)鎖機構(gòu)是聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心,接受來自人機會話層的操縱信息、接受來自監(jiān)控層所反映的室外信號機、 轉(zhuǎn)轍機和軌道電路狀態(tài)的信息。并根據(jù)聯(lián)鎖條件, 對這些控制信息和狀態(tài)信息進行處理,產(chǎn)生相應(yīng)的信號控制命令和道岔控制命令。人機會話層:操作人員在該層向聯(lián)鎖機構(gòu)輸入操作信息, 接受聯(lián)鎖機構(gòu)反饋的設(shè)備狀態(tài)信息和行車作業(yè)情況信息。監(jiān)控層: 接受聯(lián)鎖機構(gòu)的控制命令,通過信號控制電路來改變信號機顯示;接受聯(lián)鎖機構(gòu)的道岔控制命令,驅(qū)動道岔轉(zhuǎn)換;向聯(lián)鎖機構(gòu)反饋信號機狀態(tài)、道岔狀態(tài)和軌道電路狀態(tài)信息。2、實現(xiàn)的功能 2.1、軌道電路處理功能：接收和處理軌道區(qū)段的“ 空閑、 占用” 狀態(tài)信息,并把該狀態(tài)信息

6、轉(zhuǎn)發(fā)給其他相關(guān)設(shè)備。2.2、進路控制功能：建立和解鎖進路的功能。 （1）、建立進路四個階段：進路選擇、 道岔控制、 進路鎖閉和信號控制。當(dāng)操作手續(xù)符合操作規(guī)范;所選進路處于空閑狀態(tài);進路始端信號機燈絲完好;對進路有側(cè)向防護要求的所有軌道區(qū)段都處于空閑狀態(tài);在進路中沒有軌道區(qū)段被占用時，聯(lián)鎖設(shè)備開始轉(zhuǎn)換道岔,鎖閉道岔,開放信號。如不滿足上述條件或沒有在指定點檢測到道岔位置,則向控制中心回送一個無效命令停止建立進路的操作。當(dāng)進路內(nèi)有關(guān)道岔的位置符合進路要求,而且進路在空閑狀態(tài)沒有建立敵對進路等條件得到滿足時,實現(xiàn)進路鎖閉。進路鎖閉后,進路內(nèi)的道岔不能再被操縱,與該進路敵對的其它進路就不能建立了。

7、（2）、進路解鎖情況1：進路和進路的接近軌道區(qū)段處于空閑狀態(tài),那么控制中心發(fā)出取消進路指令, 進路立即取消。情況2：當(dāng)列車接近進路時,若此時由于某種原因需取消進路,則取消進路的操作需延時生效,以確保即使列車冒進, 此時進路仍處于鎖閉狀態(tài), 道岔不會轉(zhuǎn)換,列車不會顛覆,不致產(chǎn)生危險。 2.3、道岔控制功能：實現(xiàn)對道岔的監(jiān)控、鎖閉等。對道岔全天候監(jiān)控，并將道岔的狀態(tài)信息反饋到人機會話層。如果發(fā)生擠岔等不正常情況,可由道岔檢測設(shè)備反映到控制室,并給出聲光報警。道岔鎖閉電路接收到控制中心送來的鎖定道岔指令,對道岔進行鎖閉操作,并返回一個鎖閉成功或鎖閉失敗的狀態(tài)信息給控制中心。注意避免同時操作多組道岔。

8、 2.4、信號控制功能監(jiān)視軌旁信號狀態(tài),并依據(jù)進路、軌道區(qū)段、道岔和其它軌旁信號狀態(tài)信息對其進行自動控制。給出允許或禁止信號。 2.5進路自動設(shè)置 兩種模式：根據(jù)列車時間表自動設(shè)置進路、根據(jù)列車識別號自動設(shè)置進路。根據(jù)當(dāng)前列車識別號和列車位置, 由當(dāng)前時刻表設(shè)置進路?？紤]時刻表定義的時間順序; 當(dāng)進路或軌道電路發(fā)生變化時,將檢查等待列表, 并發(fā)送一個請求信息。在某些降級模式下, 雖然列車時刻表無效,但自動進路設(shè)置仍可根據(jù)列車識別號來確保,實際列車識別通過位于每個站臺和正線車輛上的應(yīng)答器來定義進路控制,設(shè)置適當(dāng)?shù)倪M路。3、計算機聯(lián)鎖的安全性計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)人機會話層采用通用計算機人機接口設(shè)備, 如

9、鼠標(biāo)器、鍵盤等。計算 機聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖機構(gòu)由計算機、 接口和系統(tǒng)軟件構(gòu)成。為保證計算機符合故障- 安全原則采用一硬二軟方案和一軟多硬方案。3.1、一硬二軟方案圖1-2輸入數(shù)據(jù)經(jīng)2 塊輸入電路在一臺計算機內(nèi)經(jīng)過 2 套彼此獨立的程序處理, 在正常無故障的情況下, 2 套程序處理結(jié)果相同, 經(jīng) 2 塊輸出電路, 接點吸起, 接通控制電路。在發(fā)生故障時,A、 B 程序處理結(jié)果不同, 導(dǎo)致比較器電路輸出為零,接點落下,切斷控制電路的電源。由于聯(lián)鎖邏輯是故障-安全的, 所以控制電路失電必然導(dǎo)致安全的結(jié)果。3.2、一軟多硬方案通常為二取二系統(tǒng)或三取二系統(tǒng) 圖1-3三取二系統(tǒng)三機并行,有二臺計算機輸出結(jié)果相

10、同就給出輸出命令。若第一臺計算機發(fā)生故障,則與其相關(guān)的比較器 12、 13、 21、 31 都處于截止?fàn)顟B(tài), 比較器23、 32 導(dǎo)通, 經(jīng)或門 A 使計算機1 的同步器不給出下一步的脈沖,計算機1 停止工作。二、 天津地鐵既有線計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)天津地鐵既有線7.4 km, 8個車站，信號設(shè)備由Adtranz公司的調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)(Ebiscreen)、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)(Ebilock950)和北京大成公司的移頻軌道電路、機車信號及自動停車裝置構(gòu)成。中心聯(lián)鎖與車站集中器通信采用雙對絞銅纜構(gòu)成的環(huán)路。該聯(lián)鎖系統(tǒng)是全電子化系統(tǒng),用于實現(xiàn)列車進路控制的聯(lián)鎖功能。主要由中心聯(lián)鎖系統(tǒng)(CIS),環(huán)路集中器(CC

11、U),目標(biāo)控制器系統(tǒng)(OCS)及工程師工作站(FEU)組成。1、中心聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：中心聯(lián)鎖的主要功能是進行聯(lián)鎖邏輯運算。故障-安全處理單元是聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心。FSPU包含2個完全相同但又相互獨立的單元FSPA、FSPB,它們之間工作在一個隔離的環(huán)境中,從而防止了其他單元及外部事件對程序流程的干擾。系統(tǒng)實時地比較輸入數(shù)據(jù)及輸出數(shù)據(jù)。每當(dāng)FSPA和FSPB各自對目標(biāo)完成計算后,將它們的結(jié)果進行比較,經(jīng)計算的目標(biāo)校驗和也將進行比較。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)非故障-安全處理單元(spu)通信接口信號機道岔中心聯(lián)鎖系統(tǒng)（CIS）主燈絲報警繼電器軌道繼電器安全型繼電器（車站信號機械室）(中心機房)安全型繼電器板(SR

12、C)電動轉(zhuǎn)轍機板(MOT2)控制及接點采集板(CCM)CCUCCUCCU環(huán)路集中器CCM工程師工作戰(zhàn)(FEU)故障-安全處理單元B故障-安全處理單元A連鎖處理單元IPU連鎖處理單元IPU(熱備)非故障-安全處理單元(spu)故障-安全處理單元B故障-安全處理單元A信號機點燈板(LMP)工程師工作戰(zhàn)(FEU)圖1-42、戰(zhàn)場鏈圖在站場圖形表聯(lián)鎖系統(tǒng)中,站場的圖像是由代表不同站場目標(biāo)的模塊建立的。主要是將道岔、信號機、軌道區(qū)段等分別對應(yīng)一個模塊,并在計算機中鏈接起來，從而實現(xiàn)聯(lián)鎖的。不同類型的模塊可以相互鏈接。例如戰(zhàn)場如下：則其鏈接圖為SI：信號模塊PO：道岔模塊：表示通信通道模型中目標(biāo)模塊間的信

13、息通道可以由水平和垂直線來描述。水平通道的模塊間用來傳輸聯(lián)鎖運算信息,實現(xiàn)聯(lián)鎖功能;垂直通道則傳輸調(diào)度員的控制命令和通過目標(biāo)控制器集的現(xiàn)場目標(biāo)狀態(tài)信息。3、目標(biāo)控制器子系統(tǒng)目標(biāo)控制器子系統(tǒng)(OCS)是聯(lián)鎖系統(tǒng)的執(zhí)行部分,它負責(zé)執(zhí)行中心聯(lián)鎖的指令,控制現(xiàn)場目標(biāo)。系統(tǒng)的基本構(gòu)成為通信環(huán)路、集中器(CCU)、目標(biāo)控制器(OC)及其與集中器的鏈路等,其信息的收發(fā)采用報文方式。目標(biāo)控制器是從集中器(CCU)接收控制指令,并轉(zhuǎn)譯成控制信號傳送給現(xiàn)場目標(biāo)的?，F(xiàn)場目標(biāo)的狀態(tài)由控制器轉(zhuǎn)譯成狀態(tài)信息或報警傳給集中器。聯(lián)鎖系統(tǒng)通過校驗CCM板輸出與輸入波形極性變化來檢測軌道區(qū)段的占用與空閑圖1-5每個軌道電路區(qū)段提

14、供2組軌道繼電器接點,與CCM板的1個開關(guān)量采集通道連接,當(dāng)軌道區(qū)段空閑時, GJ勵磁,安全開關(guān)通道的輸入與輸出的波形極性相同;軌道區(qū)段占用時, GJ失磁,則該通道輸入與輸出的波形極性相反。信號機點燈板(LMP)：對點燈電壓、電流進行周期性檢測,并與內(nèi)部設(shè)置的數(shù)值進行比較,超過規(guī)定范圍,則發(fā)出報警。電動轉(zhuǎn)轍機板(MOT2)：道岔轉(zhuǎn)換時,MOT2板在驅(qū)動電動轉(zhuǎn)轍機的同時,檢測轉(zhuǎn)轍機的動作電流和轉(zhuǎn)換時間,并與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進行比較。當(dāng)動作電流過大或轉(zhuǎn)換時間超時(單動道岔為7 s,雙動道岔為10 s,三動道岔為13 s), MOT2板自動切斷電源,并向Ebiscreen發(fā)出報警。4、安全性可靠性分析：系統(tǒng)的核心中央聯(lián)鎖系統(tǒng)通過通信環(huán)路上的集中器與目標(biāo)控制器通信。其主要功能是執(zhí)行聯(lián)鎖功能，對控制及監(jiān)視系統(tǒng)的接口進行處理，對系統(tǒng)的故障進行報警及事件記錄等，而目標(biāo)控制器系統(tǒng)主要用于與站場目標(biāo)進行接口。 圖1-6系統(tǒng)信息處理框如圖1-6，EBllock950系統(tǒng)可由中央聯(lián)鎖系統(tǒng)最多引出8條閉環(huán)環(huán)路，每條環(huán)路可服務(wù)多達15個環(huán)路集中器，而一個集中器最多可連接8個目標(biāo)控制器，l個目標(biāo)